Un gigante che supera in altezza la piramide di Cheope
Mentre le turbine eoliche e i campi solari proliferano ovunque, la pressione sulle reti elettriche aumenta. L'energia arriva spesso nei momenti sbagliati, oppure in picchi eccessivi. Nella provincia costiera cinese di Jiangsu, una struttura straordinaria sta sperimentando un approccio completamente diverso: niente batterie chimiche, ma un sistema meccanico che funziona esclusivamente con massa, altezza e gravità.
A Rudong, a nord di Shanghai, si erge un edificio alto 148 metri che domina l'orizzonte. È oltre dieci metri più alto della piramide di Cheope a Giza. L'impronta a terra ricorda un piccolo isolato urbano, ma all'interno non ci sono appartamenti né uffici. L'intera costruzione è un'unica, gigantesca macchina per l'accumulo di energia.
L'impianto può immagazzinare fino a 100 megawattora di energia. Circa l'ottanta percento di questa capacità è disponibile in tempo reale per la rete ad alta tensione cinese. Una quantità sufficiente a ricaricare circa 1.500 auto elettriche, o a compensare temporaneamente un calo nella produzione eolica o solare.
Questa "batteria" in calcestruzzo agisce come ammortizzatore tra chi produce elettricità e chi ne ha bisogno in quello stesso momento.
Mentre i tradizionali parchi batteria impiegano file di container metallici con celle al litio, qui tutto ruota attorno al movimento. L'edificio funziona come un enorme stazione intermedia: assorbe corrente quando c'è surplus e la restituisce non appena domanda e offerta si squilibrano. Senza metalli critici, senza elettroliti, ma con cavi, carrucole e blocchi di calcestruzzo.
Come la gravità si trasforma in una batteria utilizzabile
Dalla centrale idroelettrica alla gru in calcestruzzo
Il principio di base non è nuovo. Le centrali idroelettriche con bacini di pompaggio fanno qualcosa di simile da decenni: quando c'è abbondanza di energia a basso costo, pompano acqua verso un serbatoio sopraelevato; quando la domanda sale, lasciano defluire quell'acqua attraverso le turbine. A Rudong, il calcestruzzo prende il posto dell'acqua.
All'interno della torre sono appesi centinaia di blocchi di calcestruzzo, ciascuno del peso di molte tonnellate. Sistemi di sollevamento elettrici li spostano verticalmente. Quando i pannelli solari o le turbine eoliche generano più corrente di quanta la rete riesca ad assorbire, il sistema utilizza quel surplus per issare i blocchi verso l'alto.
Questo movimento accumula energia sotto forma di energia potenziale: più alto si trova il blocco, maggiore è l'energia immagazzinata. Quando la produzione cala o la domanda aumenta, il sistema di controllo lascia scendere i blocchi in modo controllato. La massa in discesa aziona i generatori, che producono nuovamente elettricità.
La batteria si carica quando i blocchi salgono e si scarica quando scendono. La gravità diventa così una sorta di molla invisibile.
Rendimento e durata nel tempo
Lo sviluppatore svizzero della tecnologia, Energy Vault, riporta un rendimento ciclico superiore all'80 percento. Ciò significa che più di quattro quinti dell'energia elettrica immessa torna utilizzabile dopo l'accumulo. Per un sistema meccanico su larga scala senza serbatoio idrico, si tratta di un risultato notevole.
Un secondo punto di forza riguarda la longevità. La torre è progettata per circa 35 anni di funzionamento, con un degrado delle prestazioni molto limitato. Non avvengono reazioni chimiche, il che riduce l'usura complessiva. Cuscinetti, cavi, motori ed elettronica richiedono naturalmente manutenzione, ma la capacità di accumulo in sé invecchia appena.
- Nessun utilizzo di litio, cobalto o nichel per l'accumulo
- Scarsa sensibilità alle temperature, utilizzabile in climi molto diversi
- Lunga vita tecnica, paragonabile a quella di un edificio o di un ponte
- Relativamente semplice da riciclare: prevalentemente acciaio, calcestruzzo e componenti standard
Cosa significa una batteria gravitazionale per la rete elettrica
Un cuscinetto accanto ai parchi eolici e alle città
La torre di Rudong sorge nelle immediate vicinanze di un grande parco eolico ed è collegata direttamente alla rete nazionale. Quando il vento soffia forte e la domanda rimane bassa, le turbine spesso raggiungono il loro limite e si rischia il cosiddetto curtailment: le turbine vengono spente per eccesso di produzione. In questi casi, la batteria gravitazionale assorbe parte della produzione e la conserva per un momento successivo.
Nei momenti di punta, ad esempio durante il picco serale nelle città come Shanghai, l'operatore lascia scendere i blocchi. L'elettricità liberata attenua la domanda di picco e riduce la necessità di avviare rapidamente centrali a gas o a carbone. Questo non solo contribuisce a limitare le emissioni di CO₂, ma aiuta anche a mantenere stabili frequenza e tensione nella rete.
Appiattendo i picchi e colmando i cali, la rete guadagna maggiore respiro e un rischio minore di interruzioni.
La Cina conta ormai più di venti milioni di veicoli elettrici. Tutte queste auto richiedono infrastrutture di ricarica, spesso concentrate nelle stesse ore serali. I grandi sistemi di accumulo presso i nodi della rete, come quello di Rudong, rendono più facile gestire questo carico aggiuntivo senza dover potenziare massicciamente cavi e trasformatori.
Un tassello nella strategia climatica cinese
Il governo cinese considera sempre più l'accumulo su larga scala come una componente fissa dei nuovi progetti energetici. I nuovi parchi eolici e solari ricevono più spesso la condizione di essere collegati a un sistema buffer, che si tratti di batterie al litio, bacini idrici o sistemi gravitazionali.
Per progetti come quello di Rudong circolano piani per replicare il concept in altre province. In particolare, le regioni con abbondante vento offshore o vasti campi solari nell'entroterra sono le candidate più promettenti. L'obiettivo è integrare una quota maggiore di energia rinnovabile senza perdere la fiducia degli utenti a causa di forniture instabili.
Come si confronta con le altre tecnologie di accumulo?
| Tecnologia | Scala tipica | Durata dell'accumulo | Principale vantaggio |
|---|---|---|---|
| Batterie agli ioni di litio | Da kW a centinaia di MW | Da minuti a qualche ora | Risposta rapida, compatte |
| Centrali di pompaggio (acqua) | Da centinaia di MW a GW | Da ore a giorni | Tecnologia ampiamente collaudata |
| Batteria gravitazionale (calcestruzzo) | Da decine di migliaia di kW a centinaia di MW | Da ore a oltre un giorno | Poche materie prime critiche |
La batteria gravitazionale colma così il divario tra l'accumulo al litio, rapido e compatto, e i grandi progetti idroelettrici che richiedono una geografia specifica. La torre può essere costruita in aree pianeggianti, vicino a zone industriali, dove non esistono montagne né valli profonde.
La tecnologia ha ovviamente i suoi limiti. Una torre rimane visibile nel paesaggio e richiede fondamenta robuste. Nei centri urbani densamente popolati, una simile costruzione risulta meno praticabile. Anche il rumore e le masse in movimento richiedono attenzione per quanto riguarda la sicurezza e le autorizzazioni ambientali.
Che cosa significa tutto questo per l'Europa?
In un continente con zone costiere densamente popolate e reti sempre più sotto pressione, una batteria gravitazionale suona sorprendentemente attuale. Il Mare del Nord produce quantità crescenti di energia eolica, mentre le reti interne faticano a gestire la congestione. Una serie di torri di accumulo verticali presso le grandi stazioni di trasformazione o nei porti potrebbe creare ulteriore capacità nella rete.
Entrano in gioco anche la pianificazione territoriale e il consenso pubblico. Una torre in calcestruzzo di quasi 150 metri solleva interrogativi su linee visive, ombre e impatto industriale. Varianti di scala ridotta, integrate in complessi portuali esistenti o in aree industriali, si avvicinano probabilmente di più a ciò che risulta fattibile nel contesto europeo.
Questioni di costi, materiali e rischi
La costruzione di un impianto simile richiede grandi quantità di calcestruzzo e acciaio. Questo comporta un consumo di risorse e un'impronta di CO₂ durante la fase costruttiva. I promotori del progetto devono quindi dimostrare che, nel corso della sua vita utile, la torre sostituisce un numero sufficiente di unità fossili di punta da compensare quell'impatto climatico iniziale.
A questo si aggiunge una questione finanziaria. Il modello di business dipende dalle differenze di prezzo sul mercato elettrico: acquistare a basso costo quando c'è surplus, vendere quando c'è scarsità. Più cresce la produzione rinnovabile, più questi prezzi oscillano in modo imprevedibile, e più l'accumulo diventa conveniente. Regolamentazione e tariffe di rete determineranno in larga misura se questo tipo di progetti resterà redditizio.
Sul fronte della sicurezza, l'attenzione si concentra principalmente sull'affidabilità meccanica. Blocchi del peso di decine di tonnellate devono rimanere sotto controllo in qualsiasi condizione. Sistemi frenanti multipli, cavi ridondanti e monitoraggio continuo costituiscono il cuore del progetto. Sotto questo aspetto, la tecnologia assomiglia più a una combinazione tra una gru da cantiere e una funivia che a una centrale elettrica tradizionale.
Un modo diverso di concepire l'energia
La torre di Rudong dimostra che l'accumulo di energia non deve necessariamente provenire da una cella batteria. Sfruttando in modo intelligente altezza, gravità e massa, una parte del problema si sposta nel mondo delle gru, dei materiali edili e della tecnica di controllo industriale.
Per ingegneri, decisori politici e gestori di rete, questo apre nuove direzioni di pensiero. L'accumulo deve necessariamente stare nascosto in un container, oppure una città può convivere con strutture verticali funzionali che contribuiscono a fornire energia? Vecchi pozzi minerari, gru portuali o edifici industriali potrebbero un giorno svolgere lo stesso ruolo della torre cinese, ma molto più vicino a casa nostra?
Chi guarda al futuro della rete energetica si trova sempre più spesso di fronte a combinazioni: batterie chimiche per i secondi e i minuti, gravità e idroelettrico per le ore, e forse l'idrogeno per le stagioni. La batteria gravitazionale cinese offre soprattutto un esempio concreto che questo anello della catena non è più solo teoria, ma funziona già nella rete reale.
